CN103185904B - 光学膜及其成型装置以及成型方法 - Google Patents

Abstract

一种光学膜，其包括基板，该基板包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该第一表面上形成有多个平行排列的长条状凸起，每一长条状凸起包括一个曲面及一个与该曲面相连并与第一表面成一定角度的平面，该第二表面形成有多个锥形凸起。本发明还提供一种该光学膜的成型装置及成型方法。该光学膜的第一表面朝向室内贴附于窗户玻璃上即可，无需将玻璃拆卸重装，使用方便。第二表面的锥形凸起结构使得入射光学膜的太阳光反射较少，第一表面的非球面长条状凸起能够将采集的太阳光反射至室内，增加太阳光的采集及利用。

Description

光学膜及其成型装置以及成型方法

技术领域

本发明涉及一种光学板，尤其涉及一种采光效果好的光学板及其成型装置以及成型方法。

背景技术

目前由于节能减碳的环保意识提高，如何加大利用白天太阳光线，大幅减少人造光源，成为业界致力发展的目标。现有的导光百叶窗、光转向导光板以及导光玻璃等产品，目的皆为将太阳光导向至室内，有效转化为自然的采光系统，但是，大多数相关产品需要要将已使用的玻璃窗换为采光效果好的导光百叶窗等，使用较为不方便，推广不易导致普及率低。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种能高效采集太阳光线且使用方便的光学膜及其成型装置以及成型方法。

一种光学膜，其包括基板，该基板包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该第一表面上形成有多个平行排列的长条状凸起，每个长条状凸起包括一个曲面及一个与该曲面相连并与第一表面成一定角度的平面，该第二表面形成有纳米级尺寸大小的多个锥形凸起。

一种光学膜成型装置，其包括第一滚轮及第二滚轮，该第一滚轮包括形成于侧壁的第一树脂膜层，该第一树脂膜层凹设有多个平行排列的长条状凹槽，该长条状凹槽的内壁上形成有内曲面及与内曲面相连的平面，该第二滚轮包括形成于侧壁的第二树脂膜层，该第二树脂膜层凹设有纳米级尺寸大小的多个锥形凹槽。

一种光学膜成型方法，其包括以下步骤：提供一个高分子材料薄膜；提供一个第一滚轮，该第一滚轮包括形成于侧壁的第一树脂膜层，该第一树脂膜层凹设有多个平行排列的长条状凹槽，该长条状凹槽的内壁上形成有内曲面及与内曲面相连的平面，采用该第一滚轮于高分子材料薄膜的第一表面滚压形成多个长条状凸起；提供一个第二滚轮，该第二滚轮包括形成于侧壁的第二树脂膜层，该第二树脂膜层凹设有纳米级尺寸大小的多个锥形凹槽，采用第二滚轮于高分子材料薄膜的第二表面滚压形成多个锥形凸起。

本发明的光学膜的第一表面朝向室内贴附于窗户玻璃上即可以，无需要将玻璃拆卸重装，使用方便。第二表面的锥形凸起结构使得入射光学膜的太阳光反射较少，第一表面的非球面长条状凸起能够将采集的太阳光反射至室内，增加太阳光的采集及利用。另外，通过成型装置以滚压方式成型光学膜，实现大量连续生产，成型效率高。

附图说明

图1是本发明实施方式的光学膜的结构示意图。

图2是图1所示光学板的成型装置的结构示意图。

图3是图2所示成型装置的第一滚轮的制作方法流程图。

图4是图2所示成型装置的第二滚轮的制作方法流程图。

图5是图1所示光学板的成型方法流程图。

主要元件符号说明

光学膜	100
		基板	10
第一表面	11
		第二表面	13
长条状凸起	111
		曲面	113
平面	115
		锥形凸起	131
成型装置	200
		第一滚轮	21
第二滚轮	23
		主体	211、231
第一树脂膜层	213
		第二树脂膜层	233
长条状凹槽	215
		内曲面	2151
平面	2153
		锥形凹槽	235

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本实施方式的光学膜100由高分子材料制成，其包括基板10，基板10包括第一表面11及与第一表面11相对的第二表面13。第一表面11上形成有多个平行排列的长条状凸起111。每条长条状凸起111包括曲面113及与曲面113相连的平面115。曲面113的曲率决定入射光学膜100的光线的出射方向。第二表面13形成有纳米级尺寸大小的多个锥形凸起131，多个锥形凸起131呈矩阵排布。通过电浆表面改质处理工艺对四氟化碳（CF4）、全氟甲基环己烷（PFMCH）等靶材进行溅射以对第二表面13进行改质处理，以达到于第二表面13上形成具有疏水官能基的改质层（图未示）。因此，经改质处理的光学膜100具有疏水性能，由于疏水官能基的改质层非常小（数千埃至数百千埃），并不影响本身材料及结构的性能。在本实施方式中，光学膜100为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）材料制成，电浆表面改质处理使用的靶材为四氟化碳。多个长条状凸起111紧密排布，且平面115与第二表面13垂直。曲面113为弧形拱状，且为圆柱体的部分弧面。多个曲面113相互平行。该锥形凸起131为圆锥形凸起。

可以理解，光学膜100可以为其它材料制成，例如硅胶材料或亚克力材料，此时电浆处理时使用的靶材也相应改变。平面115可以不与第一表面11垂直，而形成其它角度，例如平面115与第一表面11呈60度的夹角。在本实施方式中，平面115与第一表面11的间的夹角指平面115与第一表面11的间靠近曲面113的角。

将光学膜100贴附至玻璃窗时，第一表面11朝向室内，且平面1113与第一表面11的相交线平行于水平线时，采光效果最佳。如果平面115与第一表面11的相交线与水平线呈一定角度，则平面115会将一部分入射光线反射至室外。平面115垂直第一表面11时，对入射第一表面11的光线采集效果最佳，此时，平面115不反射光线，曲面113将入射的光线反射至室内。平面115与第一表面11的间的夹角为锐角时，平面115将一部分光线反射至室外，曲面113将一部分光线反射至室内，光采集效果较平面115垂直第一表面11时差。平面115与第一表面11的间的夹角为钝角时，曲面113反射的一部分反射光线被相邻的长条状凸起111的平面115反射至室外，光采集效果较平面115垂直第一表面11时差。可以理解，光学膜100只具备第一表面11的长条状凸起111结构也能实现太阳光采集效果好的功能。

请参阅图2，制造光学膜100的成型装置200包括用于成型第一表面11的第一滚轮21及用于成型第二表面13的第二滚轮23。

第一滚轮21包括主体211及涂布于主体211侧壁上的第一树脂膜层213，第一树脂膜层213上凹设有多个平行排列的长条状凹槽215。主体211呈圆柱状，其由金属材质制成，例如不锈钢。第一树脂膜层213为分子链具有氟元素的聚合树脂。长条状凹槽215的内壁上形成有内曲面2151及与内曲面2151相邻的平面2153，主体211的轴线位于平面2153的延伸平面中。

本实施方式中，长条状凹槽215的内曲面2151与相邻的长条状凹槽215的平面2153相邻。本实施方式中，长条状凹槽215利用钻石刀具精密雕刻形成。树脂膜层33由乙烯-四氟乙烯共聚物制成。可以理解，树脂膜层33也可以以是四氟乙烯共聚物等其它分子链具有氟元素的聚合树脂。

第二滚轮23包括主体231及涂布于主体231面上的第二树脂膜层233，第二树脂膜层233上凹设有多个行列规则排布的纳米级尺寸大小的多个锥形凹槽235。主体231呈圆柱状，其由金属材质制成，例如不锈钢。第二树脂膜层233为分子链具有氟元素的聚合树脂。本实施方式中，第二树脂膜层233由乙烯-四氟乙烯共聚物制成。可以理解，第二树脂膜层233也可以以是四氟乙烯共聚物等其它分子链具有氟元素的聚合树脂。

请一并参阅图3，制造第一滚轮21的方法包括如下步骤：

S101，提供树脂，并加热树脂至熔融状态。本实施方式中，树脂选用乙烯-四氟乙烯共聚物，其具有抗黏贴及可挠曲的特性。

S102，提供圆柱形主体211，将熔融树脂均匀地涂布于主体211侧壁，制得第一树脂膜层213。在本实施方式中，主体为圆柱状，其由不锈钢材料制成。

S103，于第一树脂膜层213表面机械加工形成多个平行排列的长条状凹槽215。在本实施方式中，采用钻石刀具于第一树脂膜层213上精密雕刻形成多个平行排列的长条状凹槽215。

请一并参阅图4，制造第二滚轮23的方法包括如下步骤：

S201，提供基材。基材可以为金属板材或单晶硅基板。在本实施方式中，利用单晶硅基板作为基材。

S202，提供铝金属靶材，于基材表面溅镀一层铝金属薄膜。在本实施方式中，于1.3×10^-3Pa的真空状态充入惰性气体氩气，并在基材和铝金属靶材的间加上高压直流电，在放电下产生的电子激发惰性气体产生等离子体，等离子体将铝金属靶材的铝原子轰出，沉积于基材上形成铝金属薄膜。

S203，采用阳极氧化于镀有铝金属薄膜的基材表面形成纳米级尺寸大小的微孔结构薄膜。在本实施方式中，将镀有铝金属薄膜的基材放入浓度为0.3mol/L、温度为17摄氏度的草酸溶液中，加入40V电压进行阳极氧化，形成微孔结构薄膜。

S204，采用阳极氧化对基材的微孔结构薄膜进行扩孔动作，形成纳米级尺寸大小的锥形微孔薄膜。在本实施方式中，将微孔结构薄膜放入浓度为5%、温度为30摄氏度的磷酸溶液中进行扩孔，形成锥形微孔薄膜。在本实施方式中，对基材的微孔结构薄膜进行多次扩孔处理。

S205，提供电铸基材，将具有锥形微孔氧化膜的基材进行电铸翻模。在本实施方式中，采用镍金属电铸基材。将形成有锥形微孔薄膜的基材作为阴极，镍金属电铸基材作为阳极，一同放入镍金属盐溶液中，通直流电。在电解作用下，使得电铸基材上形成有镍金属电铸层。取出后将镍金属电铸层与电铸基材分离，镍金属电铸层形成有纳米级尺寸大小的多个锥形凸起结构。

S206，提供树脂，并加热树脂至熔融状态。本实施方式中，树脂选用乙烯-四氟乙烯共聚物，其具有抗黏贴及可挠曲的特性。

S207，提供圆柱形主体231，将熔融树脂均匀地涂布于主体231表面，制得第二树脂膜层233。

S208，通过热压转印将镍金属电铸层的锥形凸起结构转印至第二树脂膜层233上，第二树脂膜层233上形成纳米级尺寸大小的多个锥形凹槽235。

请参阅图5，成型光学膜100的方法如下：

S301，提供一高分子材料薄膜。在本实施方式中，高分子材料薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。

S302，采用第一滚轮21于高分子材料薄膜的第一表面11滚压形成多个长条状凸起111。

S303，采用第二滚轮23于高分子材料薄膜的第二表面13滚压形成纳米级尺寸大小的多个锥形凸起131。

S304，通过电浆表面改质处理工艺对第二表面13进行改质处理，形成具有疏水官能基的改质层。通过电浆表面改质处理工艺对四氟化碳（CF4）、全氟甲基环己烷（PFMCH）等靶材进行溅射以对第二表面13进行改质处理，以达到于第二表面13上形成具有疏水官能基的改质层。在本实施方式中，使用的靶材为四氟化碳。

本实施方式的光学膜100的第一表面11朝向室内贴附于窗户玻璃上且长条状凸起111平行水平线即可以，无需要将已使用的玻璃拆卸重装，只需贴附动作即可以改善对太阳光的采集，使用方便。第二表面13的次波长微结构使得入射光学膜100的太阳光反射较少，有利于对太阳光的采集及利用，同时第一表面11的非球面长条状凸起111能够将采集的太阳光反射至室内，使得较高地利用采集的太阳光。另外，光学膜100的疏水官能基的改质层使得在使用光学膜100过程中，光学膜100能自洁抗污，无需对光学膜100进行人工清洁，使用更加方便。且成型光学膜100通过成型装置200能够以滚压方式后进行疏水性处理，从而实现大量连续生产，成型效率高。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种光学膜，其包括基板，该基板包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，该第一表面上形成有多个平行排列的长条状凸起，其特征在于：每个长条状凸起包括一个曲面及一个与该曲面相连并与第一表面成一定角度的平面，该第二表面形成有纳米级尺寸大小的多个锥形凸起。

2.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于：该长条状凸起的平面垂直于该第一表面，该曲面为弧形拱状。

3.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于：该光学膜包括形成于第二表面的具有疏水官能基的改质层。

4.一种光学膜成型装置，其特征在于：其包括第一滚轮及第二滚轮，该第一滚轮包括形成于侧壁的第一树脂膜层，该第一树脂膜层凹设有多个平行排列的长条状凹槽，该长条状凹槽的内壁上形成有内曲面及与内曲面相连的平面，该第二滚轮包括形成于侧壁的第二树脂膜层，该第二树脂膜层凹设有纳米级尺寸大小的多个锥形凹槽。

5.如权利要求4所述的成型装置，其特征在于：该第一滚轮及第二滚轮分别包括一个主体，该第一树脂膜层形成于该第一滚轮的主体的侧壁，该第二树脂膜层形成于该第二滚轮的主体的侧壁。

6.一种光学膜成型方法，其包括以下步骤：

提供高分子材料薄膜；

提供第一滚轮，该第一滚轮包括形成于侧壁的第一树脂膜层，该第一树脂膜层凹设有多个平行排列的长条状凹槽，该长条状凹槽的内壁上形成有内曲面及与内曲面相连的平面，采用该第一滚轮于高分子材料薄膜的第一表面滚压形成多个长条状凸起；

提供第二滚轮，该第二滚轮包括形成于侧壁的第二树脂膜层，该第二树脂膜层凹设有纳米级尺寸大小的多个锥形凹槽，采用第二滚轮于高分子材料薄膜的第二表面滚压形成多个锥形凸起。

7.如权利要求6所述的光学膜成型方法，其特征在于：该成型方法进一步包括以下步骤：通过电浆表面改质处理工艺对第二表面进行改质处理，形成具有疏水官能基的改质层。

8.如权利要求6所述的光学膜成型方法，其特征在于：该第一滚轮的成型方法如下：提供树脂，并加热树脂至熔融状态；提供圆柱形主体，将熔融树脂均匀地涂布于主体侧壁，制得第一树脂膜层；于第一树脂膜层表面机械加工形成多个平行排列的长条状凹槽。

9.如权利要求6所述的光学膜成型方法，其特征在于：该第二滚轮的成型方法如下：提供基材；提供铝金属靶材，于基材表面溅镀形成一层铝金属薄膜；采用阳极氧化于基材表面形成纳米级尺寸大小的微孔结构薄膜；采用阳极氧化对基材的微孔结构薄膜进行扩孔，形成纳米级尺寸大小的锥形微孔薄膜；提供电铸基材，将具有锥形微孔薄膜的基材进行电铸翻模；提供树脂，并加热树脂至熔融状态；提供圆柱形主体，将熔融树脂均匀地涂布于主体表面，形成第二树脂膜层；通过热压转印将电铸层的锥形凸起结构转印至第二树脂膜层，于第二树脂膜层上形成纳米级尺寸大小的多个锥形凹槽。

10.如权利要求6所述的光学膜成型方法，其特征在于：该高分子材料薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯材料薄膜。